一种森林防火无人机预警系统及方法与流程

本发明属于图像处理，涉及一种森林防火无人机预警系统及方法。

背景技术：

1、火灾作为一种常见但极具危害性的灾害，森林火灾更为严重，给人们的生命财产安全带来了严峻的挑战。

2、现有的火灾监测方法都是对森林火灾发生后的着火区域进行监测，无法做到提前发现森林中的着火隐患。

技术实现思路

1、为解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种森林防火无人机预警系统及方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一方面，本发明提供了一种森林防火无人机预警系统，包括有：

4、数据获取模块，利用无人机图像采集装置，采集森林红外热成像图像和森林红外图像，将森林红外热成像图像作为第一图像发送至数据处理模块，将森林红外图像作为第二图像发送至判断模块；

5、数据处理模块，对第一图像进行滤波操作，得到高精度第三图像；

6、判断模块，将第二图像和第三图像合并分析，判断危险像素点，将危险像素点位置发送至用户交互模块；

7、用户交互模块，为用户提供交互界面，向用户展示处理结果和接收用户下达的指令。

8、进一步地，所述数据处理模块对第一图像的滤波方式为：

9、t1、定义一个窗口对第一图像进行遍历，窗口大小由用户自定义，获取窗口内的像素信息，窗口中的像素包括窗口中心像素和其他像素，其他像素为窗口中非中心像素；

10、t2、计算窗口中的其他像素和窗口中心像素的空间距离，计算空间域权重，具体公式为：

11、

12、其中为窗口中其他像素的坐标，为窗口中心像素坐标,是控制空间域权重分布的标准差；

13、t3、计算窗口中的其他像素和窗口中心像素的灰度差异，并计算灰度值权重，具体公式为：

14、

15、其中为窗口中其他像素的灰度值，为窗口中心像素的灰度值，为灰度值标准差；

16、t4、将空间域权重和灰度值权重相乘，得到每个像素的综合权重，

17、数学公式可以表示为：

18、

19、t5、将窗口内每个像素的灰度值乘以其对应的综合权重并求和，得到加权和；

20、t6、将加权和除以综合权重，得到滤波完成的像素值。

21、进一步地，所述判断危险像素点的具体方式为：

22、判断第三图像灰度值是否超出第一阈值，对超出第一阈值的像素点进行标记，判断标记像素对应温度属性在第二图像中对应的物体，若标记像素对应温度超出对应的物体的着火点，则将该像素点标记为危险像素点。

23、进一步地，所述判断标记像素对应温度属性在第二图像中对应的物体的具体方式为：

24、提取第二图像特征，对提取到的特征进行比对，选取特征相似度最高的物体作为拟合物体。

25、进一步地，所述提取第二图像特征的方法为：

26、计算第二图像在x和y方向上的梯度,使用sobel算子依据图像灰度来计算：

27、

28、

29、其中为sobel算子；

30、在每个像素位置计算结构张量：

31、

32、其中和是图像的x和y方向梯度；

33、harris角点检测使用如下响应函数来检测角点：

34、

35、其中，，是矩阵m的行列式，，是矩阵m的迹，为图像梯度的平方加权和，为图像梯度的平方加权和，为图像梯度和的乘积加权和，是经验常数；

36、通过设置阈值，选取响应值大于的像素点作为角点：

37、

38、以此来提取第二图像中的角点的特征。

39、进一步地，所述特征比对通过计算待匹配的特征与现有物品特征之间的欧氏距离完成，具体公式为：

40、

41、其中是描述符的维度，和分别是和在第个维度上的分量。

42、另一方面，本发明提供了一种森林防火无人机预警方法，包括有：

43、数据获取模块利用无人机图像采集装置，采集森林红外热成像图像和森林红外图像，将森林红外热成像图像作为第一图像发送至数据处理模块，将森林红外图像作为第二图像发送至判断模块；

44、数据处理模块对第一图像进行滤波操作，得到高精度第三图像；

45、判断模块将第二图像和第三图像合并分析，判断危险像素点，将危险像素点位置发送至用户交互模块；

46、用户交互模块为用户展示分析结果，以及接收用户下达的指令，完成对应的处理操作。

47、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

48、本发明通过对采集森林红外热成像图像和森林红外图像，对温度进行实时监控，对森林火灾做到了提取预防；同时本发明还对森林红外热成像图像进行了滤波操作，提高了森林红外热成像图像的精度，准确的提供了数据支持；同时本发明采用harris角点检测算法对森林红外图像特征进行提取，能够准确提取森林红外图像特征，对森林的着火点判断准确。

技术特征：

1.一种森林防火无人机预警系统，其特征在于，包括有：

2.根据权利要求1所述的一种森林防火无人机预警系统，其特征在于,所述数据处理模块对第一图像的滤波方式为：

3.根据权利要求1所述的一种森林防火无人机预警系统，其特征在于,所述判断危险像素点的具体方式为：

4.根据权利要求3所述的一种森林防火无人机预警系统，其特征在于,所述判断标记像素对应温度属性在第二图像中对应的物体的具体方式为：

5.根据权利要求4所述的一种森林防火无人机预警系统，其特征在于,所述提取第二图像特征的方法为：

6.根据权利要求4所述的一种森林防火无人机预警系统，其特征在于,所述特征比对通过计算待匹配的特征与现有物品特征之间的欧氏距离完成，具体公式为：

7.一种森林防火无人机预警方法，其特征在于,包括有：

技术总结
本发明公开了一种森林防火无人机预警系统及方法。为了解决森林中的火灾隐患无法及时发现的问题，本发明通过采集森林红外热成像图像和森林红外图像，对森林红外热成像图像进行滤波操作，在提高了对图像分析精度的同时，采用Harris角点检测算法对森林红外图像特征进行提取，能够准确提取森林红外图像特征，对森林的着火点判断准确，提前预知森林火灾风险。

技术研发人员：周忠明,李杰
受保护的技术使用者：浙江翔龙航空科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/10/21